Кіріспе
Теориялық физикада Рамонд-Рамонд өрістері – II типті супергравитация теорияларының 10 өлшемді кеңістігіндегі дифференциалдық форма өрістері, олар II типті сап теориясының классикалық лимиттері болып табылады. Өрістердің дәрежесі қарастырылып отырған II типті теорияға байланысты. Джозеф Полчински 1995 жылы көрсеткендей, D-браналар – бұл p-формалы электродинамика ережелеріне сәйкес осы өрістердің көздері болып табылатын зарядталған объектілер. Кванттық RR өрістері дифференциалдық формалар емес, олар бұрылған K-теория бойынша жіктеледі деп болжам жасалған. "Рамонд-Рамонд" деген сөз тіркесі RNS формализмінде, барлық векторлық фермиондардың периодты болатын Рамонд-Рамонд секторында осы өрістердің пайда болуын көрсетеді. "Рамонд" сөзінің екі қолданылуы да Пьер Рамондқа сілтеме жасайды, ол 1971 жылы осындай шекаралық шарттарды (Рамонд шекаралық шарттары деп аталады) және оларды қанағаттандыратын өрістерді зерттеді.
Әр теориядағы өрістер
Максвеллдің электромагнетизм теориясында және оның жалпылауында, p формалы электродинамикасында сияқты, Рамонд-Рамонд (RR) өрістері жұптар түрінде келеді, олар p формалы потенциал Cp және (p + 1) формалы өріс күші Gp+1. Өріс күші, әдеттегідей, потенциалдың сыртқы туындысы ретінде анықталады: Gp+1 = dCp. Мұндай теориялардағыдай, егер топологиялық тұрғыдан тривиалды емес конфигурацияларға немесе зарядталған материяға (D-брандар) рұқсат берілсе, онда байланыстар тек кеңістік-уақыттың әр координаталық жапсырмасында ғана анықталады, ал әртүрлі жапсырмалардағы мәндер ауысу функцияларын пайдалану арқылы біріктіріледі. Электромагнетизмнен айырмашылығы, тривиалды емес Neveu-Schwarz 3 формасының өріс күші болған жағдайда, жоғарыда анықталған өріс күші енді өлшемдік инвариант емес, сондықтан оны да жапсырма бойынша анықтау қажет, ал Дирак тізбегі берілген жапсырмадан бөлек, оны D-бран ретінде қарастыру керек. Бұл қосымша қиындық, Hanany-Witten өтуі сияқты, іс тізбесі теориясындағы қызықты құбылыстардың себебі болады. p-ның рұқсат етілген мәндерін таңдау теорияға байланысты. IIA типті супергравитацияда p = 1 және p = 3 үшін өрістер бар. IIB типті супергравитацияда, керісінше, p = 0, p = 2 және p = 4 үшін өрістер бар, бірақ p = 4 өрісі G5 = *G5 өзіндік дуалдық шартын қанағаттандыруға міндетті, мұнда * – Ходж жұлдызы. Өзіндік дуалдық шартын қосымша өрістерді енгізбей немесе теорияның манифест супер Понкаре инварианттылығын бұзбай лагранждық арқылы қоюға болмайды, сондықтан IIB типті супергравитация лагранждық емес теория деп есептеледі. Үшінші теория, массивті немесе Римдіктер IIA супергравитациясы деп аталады, ол G0 өріс күшін қамтиды, ол Римдіктер массасы деп аталады. 0 формасы болғандықтан, оның сәйкес байланысы жоқ. Сонымен қатар, қозғалыс теңдеулері Римдіктер массасы тұрақты екенін көрсетеді. Кванттық теорияда Джозеф Полчински G0 – бүтін сан екенін көрсетті, ол D8-браннан өтетін кезде бірге секіреді.
Демократиялық тұжырымдама
II типті сап теориясының демократиялық формулировкасын қолдану көбінесе ыңғайлы, оны Пол Таунсенд "p-Бран демократиясы" еңбегінде енгізген болатын. "D-бранның Весс-Зумино әрекеттері", T-дуалдық және космологиялық тұрақтылықта Майкл Грин, Крис Халл және Пол Таунсенд өріс күштерін құрастырып, оларды инвариант қалдыратын өлшегіш түрлендірулерді тапты. Соңында, "D=10 суперсимметриясының және D8 O8 домендік қабырғаларының жаңа формулировкаларында" авторлар формулировканы толықтырып, Лагранждықты ұсынды және фермиондардың рөлін түсіндірді. Бұл формулировкада IIA теориясының барлық жұп өріс күштері мен IIB теориясының барлық тақ өріс күштері қамтылады. Қосымша өріс күштері жұлдыз шарты арқылы анықталады: Gp=*G10−p. Дұрыстығын тексеру үшін, жұлдыз шартының G5 өзіндік дуалдылығымен сәйкес екеніне назар аударыңыз, демек демократиялық формулировка бастапқы формулировкамен бірдей еркіндік дәрежесіне ие. Электромагнетизмде электрлік және магниттік потенциалдарды бірдей қосу әрекеттеріне ұқсас, дуалды өлшегіш потенциалдар теорияның айқын жергіліктілігін сақтайтын демократиялық Лагранждыққа қосылмайды. Бұл себебі, дуалды потенциалдар бастапқы потенциалдардан жұлдыз шартын интегралдау арқылы алынады.
Теңдеулер мен Бьянки сәйкестіктері
Қалыпты түрде p-формалық өлшем теорияларында формалық өрістер классикалық өрістер теңдеулері мен Бьянки сәйкестіктеріне бағынады. Алғашқысы, әр түрлі өрістерге қатысты әрекеттегі өзгерістердің маңызсыз болуы керек екенін көрсетеді. Енді біз назарымызды Рамонд-Рамонд (RR) өрістерінің өзгеруінен туындаған өрістер теңдеулеріне шоғырландырамыз, бірақ практикалық тұрғыдан оларды Неву-Шварц B өрісінің, гравитонның, дилатонның және олардың суперсеріктері – гравитинолар мен дилатинолардың өзгеруінен туындаған өрістер теңдеулерімен толықтыру қажет. Демократиялық тұжырымдамада, Gp+1 өрісінің күш-қуаты үшін Бьянки сәйкестігі оның Ходжэ дуалы G9−p үшін классикалық өрістер теңдеуі болып табылады, сондықтан әрбір RR өрісі үшін Бьянки сәйкестіктерін қолдану жеткілікті. Бұл жай ғана RR потенциалдары Cp жергілікті түрде анықталғанын және оларға әсер ететін сыртқы туынды нөлдік оператор екенін білдіреді.
D-браналар RR өрістерінің көзі болып табылады
Көптеген қолданбаларда RR өрістеріне көздер қосу қажет болады. Бұл көздер D-брана деп аталады. Классикалық электромагнетизмдегідей, Лагранж тығыздығында p формасы потенциалының Cp жұптауын (10-p) формасы ағынына қосу арқылы көздерді қосуға болады. Сызықтық теория әдебиетіндегі қалыпты конвенция бойынша, бұл мүше әрекетте ашық жазылмайды. Ағым Cp-нің өзгеруінен туындайтын қозғалыс теңдеуін өзгертеді. Электромагнетизмдегі магниттік монопольдер сияқты, бұл көз де екілік Бьянки сәйкестігін бұзады, себебі бұл нүктеде екілік өріс анықталмайды. Оңтайландырылған қозғалыс теңдеуінде нөлдің орнына сол жағында пайда болады. Келешектегі қарапайымдық үшін біз p және 7-p-ні ауыстырамыз, содан кейін көздің қатысуымен қозғалыс теңдеуі (9-p) формасы болып табылады. Бұл Dp-брана ағыны, яғни ол (p+1) өлшемді кеңейтілген нысанның Пуанкаре дуалы, Dp-брана деп аталады. Атау схемасындағы бірлік айырмашылығы тарихи себептерге байланысты, себебі Dp-бранамен шектелген p+1 бағыттың бірі көбінесе уақыт тәрізді болады, ал p кеңістіктік бағыттар қалады. Жоғарыдағы Бьянки сәйкестігі Dp-брананың, электромагнетизмдегі магниттік монопольдерге ұқсастығы бойынша, RR p формасы C7-p астында магниттік зарядталғандығын көрсетеді. Егер осы Бьянки сәйкестігін Cp+1 өрісі үшін теңдеу ретінде қарастырсақ, онда Dp-брана (p+1) формасы Cp+1 бойынша электрлік зарядталған деп айтуға болады. Жоғарыда көрсетілген қозғалыс теңдеуі Dp-брана зарядын қоршаған орта ағынынан алудың екі жолын білдіреді. Біріншіден, dG8-p-ді бір бет бойынша интегралдауға болады, бұл сол бетпен қиылысатын Dp-брана зарядын береді. Екінші әдіс Стокстың теоремасы арқылы біріншісімен байланысты. G8-p-ді бір цикл бойынша интегралдауға болады, бұл сол циклмен байланысты Dp-брана зарядын береді. Кванттық теориядағы Dp-брана зарядының квантталуы G өрісінің күшін кванттауды білдіреді, бірақ F өрісінің күшін жақсартуды емес.
The (9 p) form is the Dp brane current, which means that it is Poincaré dual to the worldvolume of a (p + 1) dimensional extended object called a Dp brane. The discrepancy of one in the naming scheme is historical and comes from the fact that one of the p + 1 directions spanned by the Dp brane is often timelike, leaving p spatial directions. The above Bianchi identity is interpreted to mean that the Dp brane is, in analogy with magnetic monopoles in electromagnetism, magnetically charged under the RR p form C7−p. If instead one considers this Bianchi identity to be a field equation for Cp+1, then one says that the Dp brane is electrically charged under the (p + 1) form Cp+1. The above equation of motion implies that there are two ways to derive the Dp brane charge from the ambient fluxes. First, one may integrate dG8−p over a surface, which will give the Dp brane charge intersected by that surface. The second method is related to the first by Stokes' theorem. One may integrate G8−p over a cycle, this will yield the Dp brane charge linked by that cycle. The quantization of Dp brane charge in the quantum theory then implies the quantization of the field strengths G, but not of the improved field strengths F.
Бұрмаланған К-теорияның түсіндірілуі
RR өрістері, сондай-ақ D брандары бұрмаланған K теориясы бойынша жіктеледі деп болжанған. Осы аяқта, жоғарыдағы қозғалыс теңдеулері табиғи түсіндіруге ие. Жақсартылған өріс күштері F үшін көзсіз қозғалыс теңдеулері барлық Fp-нің формальды қосындысы H бұрылған де Рам кохомологиясының мүшесі екенін көрсетеді. Бұл дифференциалы сыртқы туынды d емес, оның орнына (d+H) болатын, H – Неву-Шварц 3-формасы, Де Рам кохомологиясының бір түрі. Кохомология дұрыс анықталған болуы үшін қажеттідей, (d+H) квадраты нөлге тең. Жақсартылған өріс күштері F классикалық теорияда өмір сүреді, онда кванттықтан классикалыққа өту рационалдармен тензорлау ретінде қарастырылады. Сондықтан F-тер бұрмаланған K теориясының қандай да бір рационалды түрі болуы керек. Мұндай рационалды түр, тіпті бұрмаланған K теориясының сипаттамалық класы, бұрыннан белгілі. Ол Питер Букнегт, Алан Л. Кэри, Варгезе Матай, Майкл К. Мюррей және Дэнни Стивенсонның «Бұрылған K теориясы және Бундель Гербтердің K теориясы» еңбегінде анықталған бұрылған Черн класы, сондай-ақ «Бұрылған K теориясындағы Черн сипаттамасы: эквивариантты және голоморфты жағдайлар» еңбегінде кеңейтілген. Авторлар бұрылған Черн сипаттамаларының әрқашан H бұрылған де Рам кохомологиясының мүшелері екенін көрсетті. Жақсартылған өріс күштерінен айырмашылығы, бастапқы өріс күштері G бұрылмаған, бүтін кохомология кластары болып табылады. Сонымен қатар, G өлшемді инвариант емес, яғни олар бірегей түрде анықталмайды, тек эквиваленттілік кластары ретінде ғана анықталуы мүмкін. Бұл Атия-Хирцебрух спектралдық тізбегінің бұрылған K теориясы құрылымындағы кохомология кластарына сәйкес келеді, олар дифференциалды операторлардың кез келген сериясы бойынша жабық мүшелерге дейін ғана анықталады. Көз мүшелері K теориясы класының болуына кедергі келтіретін сияқты. NS B өрісін өзгерту арқылы алынған басқа қозғалыс теңдеулері K теориясымен түсіндірілмейді. Бұл түзетулерді K теориясы аясына енгізу ашық мәселе болып қалады. Бұл мәселе туралы толығырақ білу үшін, мына жерге басыңыз.